Das Energieministerium plant am Dienstag eine Ankündigung über einen „großen wissenschaftlichen Durchbruch“ am Lawrence Livermore National Laboratory, einem von mehreren Standorten weltweit, an denen Forscher versucht haben, die Möglichkeit zu entwickeln, Energie aus der Kernfusion nutzbar zu machen.
Es ist eine Technologie, die das Potenzial hat, eines Tages die Abkehr des Planeten von fossilen Brennstoffen zu beschleunigen, die den größten Beitrag zum Klimawandel leisten. Die Technologie hat lange mit gewaltigen Herausforderungen zu kämpfen.
Hier ist ein Blick darauf, was genau Kernfusion ist, und einige der Schwierigkeiten, sie in die billige und kohlenstofffreie Energiequelle zu verwandeln, von der Wissenschaftler glauben, dass sie sein kann.
WAS IST KERNFUSION?
Schauen Sie nach oben, und es passiert direkt über Ihnen – Kernfusionsreaktionen treiben die Sonne und andere Sterne an.
Die Reaktion findet statt, wenn zwei leichte Kerne zu einem einzigen schwereren Kern verschmelzen. Da die Gesamtmasse dieses einzelnen Kerns geringer ist als die Masse der beiden ursprünglichen Kerne, ist die übrig gebliebene Masse laut dem Energieministerium Energie, die bei dem Prozess freigesetzt wird.
Im Fall der Sonne lassen ihre intensive Hitze – Millionen Grad Celsius – und der Druck, der durch ihre Schwerkraft ausgeübt wird, Atome verschmelzen, die sich sonst abstoßen würden.
Wissenschaftler haben seit langem verstanden, wie die Kernfusion funktioniert, und haben bereits in den 1930er Jahren versucht, den Prozess auf der Erde nachzubilden. Aktuelle Bemühungen konzentrieren sich auf die Verschmelzung eines Paares von Wasserstoffisotopen – Deuterium und Tritium – laut dem Energieministerium, das besagt, dass eine bestimmte Kombination „viel mehr Energie als die meisten Fusionsreaktionen“ freisetzt und dafür weniger Wärme benötigt.
WIE WERTVOLL WÜRDE DAS SEIN?
Daniel Kammen, Professor für Energie und Gesellschaft an der University of California in Berkeley, sagte, die Kernfusion biete die Möglichkeit eines „grundsätzlich unbegrenzten“ Brennstoffs, wenn die Technologie kommerziell rentabel gemacht werden könne. Die benötigten Elemente sind im Meerwasser vorhanden.
Es ist auch ein Prozess, der keine radioaktiven Abfälle der Kernspaltung produziert, sagte Kammen.
WIE VERSUCHEN WISSENSCHAFTLER DAS?
Eine Methode, mit der Wissenschaftler versucht haben, die Kernfusion nachzubilden, ist ein sogenannter Tokamak – eine ringförmige Vakuumkammer, die mithilfe starker Magneten Brennstoff in ein überhitztes Plasma (zwischen 150 Millionen und 300 Millionen Grad Celsius) umwandelt, in dem eine Fusion stattfinden kann.
Das Livermore-Labor verwendet eine andere Technik, bei der Forscher einen 192-Strahl-Laser auf eine kleine Kapsel feuern, die mit Deuterium-Tritium-Brennstoff gefüllt ist. Das Labor berichtete, dass ein Test im August 2021 1,35 Megajoule Fusionsenergie erzeugte – etwa 70 % der auf das Ziel abgefeuerten Energie. Das Labor sagte, dass mehrere nachfolgende Experimente rückläufige Ergebnisse zeigten, aber die Forscher glaubten, sie hätten Wege gefunden, um die Qualität der Brennstoffkapsel und die Symmetrie der Laser zu verbessern.
„Das wichtigste Merkmal beim Übergang von der Theorie zur kommerziellen Realität ist, mehr Energie heraus- als hineinzubekommen“, sagte Kammen.
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